(57)【要約】【課題】本発明の目的は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、スライス間での画質相違及び体軸方向に関するアーチファクトの発生を軽減することにある。【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管球３と、Ｘ線管球に対して撮影領域を介して対向するＸ線検出器６と、Ｘ線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成装置９と、Ｘ線管球と撮影領域の間に配置され、被検体の体軸方向に略直交するファン角方向に関してＸ線強度分布を変化させるためのファン角方向Ｘ線フィルタ４と、Ｘ線管球と撮影領域の間に配置され、被検体の体軸方向に関してＸ線強度分布を変化させるための体軸方向Ｘ線フィルタ５とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球に対して撮影領域を介して対向するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるための第１Ｘ線フィルタと、
前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるための第２Ｘ線フィルタとを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記第２Ｘ線フィルタは前記被検体の体軸方向に関して前記Ｘ線の強度分布を均一に補正することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記第１Ｘ線フィルタは前記第２Ｘ線フィルタと分離して交換可能であることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記第２Ｘ線フィルタは複数種類の第１Ｘ線フィルタに対して共用されることを特徴とする請求項３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記第１Ｘ線フィルタは前記ファン角方向に関して変化する厚みを有し、前記第２Ｘ線フィルタは前記体軸方向に関して変化する厚みを有することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記Ｘ線検出器は、前記ファン角方向と体軸方向との両方向に関して分布される複数のＸ線検出素子を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器は、前記体軸方向に関して並列された複数のＸ線検出素子列を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
Ｘ線を発生するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球に対して撮影領域を介して対向するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向と、前記被検体の体軸方向との各々に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるためのＸ線フィルタとを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記Ｘ線フィルタは前記ファン角方向と前記体軸方向との各々に関して変化する厚みを有ることを特徴とする請求項８記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
Ｘ線を発生するＸ線管球と、
前記Ｘ線管球に対して撮影領域を介して対向するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるためのＸ線フィルタとを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な多チャンネルのシングルスライス型Ｘ線検出器では、複数、例えば２００個のＸ線素子がＸ線管球を中心として略円弧状に配列されている。この検出素子列の中で１つの検出素子が１チャンネルとして、又は近隣の数個の検出素子をチャンネルとして投影データが多方向にわたって収集され、これら３６０゜分の投影データに基づいて１つのスライスの断層像データが再構成されるようになっている。近年、このような検出素子列モジュールを複数個、被検体の体軸方向（Ｚ軸方向）に沿って並列し、複数のスライスの断層像データを同時に収集できるいわゆる多列型Ｘ線検出器、または多列型よりも稠密に複数の検出素子を２次元状に配列して、いわゆるボリュームスキャンを可能にする２次元アレイ型Ｘ線検出器の実用化が進んでいる。
【０００３】
このように体軸方向に関して広い検出器を用いる場合、スライス間での画質相違や体軸方向に関わるアーチファクトの発生や、被検体の余計な被曝が懸念される。
【特許文献１】特開平６−３１５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、スライス間での画質相違及び体軸方向に関するアーチファクトの発生を軽減し、且つ、被検体への余計なＸ線曝射を無くして被曝線量の適正化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の局面に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管球と、前記Ｘ線管球に対して撮影領域を介して対向するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるための第１Ｘ線フィルタと、前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるための第２Ｘ線フィルタとを具備する。  
本発明の第２の局面に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管球と、前記Ｘ線管球に対して撮影領域を介して対向するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向と前記被検体の体軸方向との各々に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるためのＸ線フィルタとを具備する。  
本発明の第３の局面に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管球と、前記Ｘ線管球に対して撮影領域を介して対向するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記Ｘ線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記Ｘ線の強度分布を変化させるためのＸ線フィルタとを具備する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置において、スライス間での画質相違及び体軸方向に関するアーチファクトの発生を軽減すると共に、被検体の余計な被曝を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置を実施形態により説明する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管球とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転するローテート／ローテートタイプ(ROTATE/ROTATE-TYPE)や、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／ローテートタイプ(STATIONARY/ROTATE-TYPE)等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている前者のローテート／ローテートタイプとして説明する。
【０００８】
また、１枚の断層像を再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０゜分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０゜＋α程度分の投影データが必要とされる。これらのいずれの方式にも本発明を適用可能であるが、ここでは、一般的な前者の約３６０゜分の投影データから１枚の断層像を再構成するものとして説明する。
【０００９】
図１に、本実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置の構成をブロック図により示している。架台（ガントリともいう）１は、回転可能に支持されている円環又は円板状の回転フレーム２を有する。この回転フレーム２に、Ｘ線管球３と、マルチスライス型又は２次元アレイ型のＸ線検出器６とが撮影領域ＩＲ中に配置された被検体を挟んで対向した状態で搭載される。なお、説明の便宜上、回転フレーム２の回転軸をＺ軸、Ｘ線管球３の焦点とＸ線検出器６の中心とを結ぶ撮影中心線をＹ軸、またＸＹ面に直交してＸ軸を仮定する。撮影時には被検体はその体軸がＺ軸に略一致又は略平行になるように撮影領域ＩＲ内に設置される。
【００１０】
Ｘ線管球３のＸ線放射窓には、被検体の体軸方向（Ｚ軸）に関するＸ線の立体角と、体軸方向に略直交するファン角方向（Ｘ軸）に関するＸ線の立体角とを制限するための典型的には正方形又は長方形の開口を有するコリメータ１１が取り付けられる。コリメータ１１の開口によりＸ線管球３からのＸ線は角錐形に成形される。角錐形に成形されたＸ線は、コーンビームＸ線と呼ばれる。Ｘ線管球３とＸ線検出器６とは、回転フレーム２の回転に伴って、被検体の周囲を回転する。
【００１１】
Ｘ線管球３と被検体との間には、Ｘ線強度分布を変化させるための２種類のＸ線フィルタ４，５が配置されている。Ｘ線フィルタ４，５は典型的にはアルミニウム、プラスチック又はその他の適当な材料により製造されている。Ｘ線フィルタ４，５については後述する。
【００１２】
Ｘ線検出器６は、マルチスライス型であれば、ファン角方向（Ｘ軸方向）に関して並列された複数のＸ線検出素子列を有する。各Ｘ線検出素子列は、体軸方向（Ｚ軸方向）に関して一列に配列された複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出器６は、２次元アレイ型であれば、ファン角方向（Ｘ軸方向）と体軸方向（Ｚ軸方向）との両方向に関して稠密に分布される複数のＸ線検出素子を有する。
【００１３】
Ｘ線検出器６には、一般的にＤＡＳ(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集部７が接続されている。データ収集部７には、Ｘ線検出器６の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このプリアンプの出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに設けられている。データ収集部７で収集されたデータ（純生データと呼ばれる）は、光や磁気を使った非接触型又はスリップリング型のデータ伝送部８を経由して、再構成装置９に送られる。再構成装置９は、前処理部と再構成部と画像処理部を有する。前処理部では、純生データに対して、チャンネル間の感度不均一を補正したり、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正する等の前処理を実行する。再構成部は、前処理部で補正を受けたデータ（生データ、投影データと呼ばれる）に基づいて、ファンビーム再構成法（ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法ともいう）やフェルドカンプ法やコーンビーム再構成法により画像データ（ボリュームデータ又はマルチスライスデータ）を再構成する。画像処理部はボリュームデータ又はマルチスライスデータからＭＰＲ処理（断面変換処理）やレンダリング処理により２次元画像を生成する。生成された２次元画像は画像表示部１０に表示される。
【００１４】
図２（ａ）、図２（ｂ）、図３に示すように、一方のＸ線フィルタ（第１Ｘ線フィルタ）４は、いわゆるウェッジフィルタである。つまりＸ線フィルタ４は、被検体に吸収され、Ｘ線検出器６に到達できない低エネルギー成分を低減する機能とともに、被検体は周辺ほどＸ線吸収は少なくなっており、Ｘ線検出器６のダイナミックレンジを中心部と周辺とで揃えるためにファン角方向（Ｘ軸方向）に関してＸ線強度分布を補正する、具体的にはＸ線強度を周辺に対して中心部を相対的に低下させる機能とを有する。そのためにＸ線フィルタ４は中央部が薄く、周辺ほど厚い形状を有している。このＸ線フィルタ４は、撮影視野（ＦＯＶ）の直径に応じて使い分けられる。そのためにＸ線管球３または回転フレーム２には、Ｘ線フィルタ５とは完全に分離して、Ｘ線フィルタ４を交換可能に保持するためにに構造された機構が設けられている。
【００１５】
図２（ａ）、図２（ｂ）、図４に示すように、他方のＸ線フィルタ（第２Ｘ線フィルタ）５は、体軸方向（Ｚ軸方向）に関してＸ線強度分布を補正する。図５，図６を比較して分かる通り、Ｘ線フィルタ５は、Ｘ線の吸収率を体軸方向（Ｚ軸方向）に関して中央部ほど高くなり、周辺ほど低くすることにより、体軸方向（Ｚ軸方向）に関してＸ線強度分布を略均一に補正する機能を有している。そのためにＸ線フィルタ５は体軸方向（Ｚ軸方向）に関して周辺ほど薄く、中央部ほど厚いかまぼこ様の半円柱形状を有している。このＸ線フィルタ５は、選択可能な撮影視野（ＦＯＶ）の中の最大直径に応じたＸ軸方向に関する長さを有している。したがってＸ線フィルタ５は、Ｘ線フィルタ４とは異なり、撮影視野（ＦＯＶ）に応じて交換する必要性はない。そのためＸ線フィルタ５は、Ｘ線管球３または回転フレーム２の所定位置に固定される。
【００１６】
以上のようにＸ線フィルタ５により体軸方向（Ｚ軸方向）に関してＸ線強度分布が略均一に補正されるので、体軸方向に関して画質が変動したり、体軸方向に関わるアーチファクトの発生を軽減することができる。
【００１７】
なお、上述では、ファン角軸方向（Ｘ軸方向）に関してＸ線強度分布を補正するＸ線フィルタ４と、体軸方向（Ｚ軸方向）に関してＸ線強度分布を補正するＸ線フィルタ５とを別体として設けることを説明した。しかしそれに限定されず、図７に示すように、ファン角方向（Ｘ軸方向）に関してＸ線強度分布を補正する機能と、体軸方向（Ｚ軸方向）に関してＸ線強度分布を補正する機能とを単一のＸ線フィルタ１３に保持させるようにしても良い。そのためにＸ線フィルタ１３は、ファン角方向（Ｘ軸方向）に関して中央部が薄く、周辺にいくほど厚く、しかも体軸方向（Ｚ軸方向）に関しては周辺ほど薄く、中央部ほど厚い形状を有している。
【００１８】
その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるコンピュータ断層撮影装置の主要部の構成を示す図。
【図２】図１のファン角方向Ｘ線フィルタと体軸方向Ｘ線フィルタの正面図と側面図。
【図３】図１のファン角方向Ｘ線フィルタの斜視図。
【図４】図１の体軸方向Ｘ線フィルタの斜視図。
【図５】図１の体軸方向Ｘ線フィルタにより補正された体軸方向に関するＸ線強度分布を示す図。
【図６】図１の体軸方向Ｘ線フィルタによる補正前の体軸方向に関するＸ線強度分布を示す図。
【図７】図１のファン角方向Ｘ線フィルタの機能と体軸方向Ｘ線フィルタの機能との両方を備えたＸ線フィルタの斜視図。
【符号の説明】
【００２０】
１…架台、２…回転フレーム、３…Ｘ線管球、４…ファン角方向Ｘ線フィルタ、５…体軸方向Ｘ線フィルタ、６…Ｘ線検出器、７…データ収集部、８…データ伝送部、９…再構成装置、１０…画像表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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